DE674734C

DE674734C - Method for combining metallic parts with insulating bodies made of inorganic, in particular ceramic, material

Info

Publication number: DE674734C
Application number: DEP74536D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Oskar Naumann; Ottokar Storch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-01-26
Filing date: 1937-01-26
Publication date: 1939-04-21

Description

Verfahren zur Vereinigung metallischer Teile mit Isolierkörpern aus anorganischem, insbesondere keramischem Werkstoff Bei einern bekannten Verfahren zur Verbindung eines metallischen Körpers miteinem keramischen Körper ist dieser mit einer Aussparung versehen, die durch einen während des Vereinigungsvorganges zum Schmelzen zu bring genden, zapfenartigen Teil des metallischen Körpers, gegebenenfalls unter Ausü#bung einesDruckes, ausgefüllt wird. ZurErwärmung auf die Schmelztemperatur dient elektrischer Strom, der dem metallischen Körper durch Elektroden zugeführt wird.Process for uniting metallic parts with insulating bodies inorganic, in particular ceramic material in a known method for connecting a metallic body to a ceramic body is this provided with a recess through a during the unification process to be brought to melt, peg-like part of the metallic body, optionally with the exertion of pressure. For heating to the melting temperature Electric current is used, which is fed to the metallic body through electrodes will.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das nachstehend an Hand der Abb. i bis io erläutert werden soll, bezieht sich auf die Vereinigung solcher metallischen Teile, wie Bolzen, Stifte, Buchsen o.dgl., die den keramischen Isolierkörper durchdringen und deren Befestigung in den Isolierkörpern nach dem bekannten Verfahren nicht oder nur in unwirtschaftlicher Weise möglich ist. Die Durchdringungen oder Bohrungen im keramischen Isolierkörper sind mit Versenken zur Aufnahme eines als Zwischenkörper dienenden Metalls versehen, das den zu befestigenden metallischen Körper ganz oder teilweise umschließt und sich unter Anwendung von Wärme und Druck verhältnismäßig leicht verformen läßt, so daß es das Versenk nach der Verformung ausfüllt, um die starre und sichere, technisch #einwandfreie Befestigung des -metallischen Körpers ohne Spiel im keramischen Isolierkörper zu bewirken. Abweichend von dem obenerwähnten bekannten Verfahren erleidet der zu befestigende metallische Körper bei der neuen, einfachen und wirtschaftlichen Verfahrensweise selbst keinerlei Formänderungen. Das Metall., aus dem der Zwischenkörper besteht, ' ist von dem Werkstoff des zu befestigenden Metallteiles völlig unabhängig und kann daher hinsichtlich seines Erweichungspunktcs und seiner elektrischen Leitfähigkeit so ausgewählt werden, wie es für die leichte Durchführung der Verforniung zweckdienlich erscheint. Andererseits kann der metallische Werkstoff der zu befestigenden Teile ohne Rücksicht auf den Arbeitsvorgang der Befestigung, den sonstigen Erfordernissen entsprechend, gewählt sein.The method according to the invention, which will be explained below with reference to Figs. I to io, relates to the union of such metallic parts, such as bolts, pins, sockets or the like., Which penetrate the ceramic insulating body and their fastening in the insulating body the known method is not possible or only in an uneconomical manner. The penetrations or bores in the ceramic insulating body are countersunk to accommodate a metal serving as an intermediate body, which completely or partially surrounds the metallic body to be fastened and can be relatively easily deformed using heat and pressure, so that it is countersunk after deformation fills in order to effect the rigid and secure, technically perfect fastening of the metallic body without play in the ceramic insulating body. In a departure from the above-mentioned known method, the metallic body to be fastened does not itself suffer any changes in shape in the new, simple and economical method. The metal., From which the intermediate body 'is completely independent of the material of the joining metallic member and therefore with respect to its Erweichungspunktcs and its electrical conductivity are so selected as it appears useful for the easy implementation of the Verforniung. On the other hand, the metallic material of the parts to be fastened can be selected in accordance with the other requirements regardless of the fastening operation.

Soll beispielsweise der Metallstift io (Abb.i) in dem keramischen Wandungsteil ii befestigt werden, so wird dieser Stift von unten in die Bohrung der Wand i i eingeführt. Sodann wird auf seinen Bund 12 der aus leicht verforinbarem Metall bestehende Ring 13 als Zwischenkörper zügig aufgeschoben. Hierauf -wird auf die untere Stirn-fläche des Stift-es io die Elektrode 15 und auf die obere Stirnfläche des Ringes 13 die Rohrelektrode 14 aufgesetzt. Die sich beim StromdÜrchgang durch den Ring 13 und an der übergangsstelle zwischen diesem Ring und dem Bund 12 entwickelnde Wärme genügt, den Ring so weit zu erweichen, daß er beim Gegeneinanderführen der Elektroden 14 und 15 in die unter dem Bund 12 liegende Ringnut des Stiftes io eingequetscht wird. Das Metall des Ringes 13 füllt, dabei die Form 13' annehmepd, den Hohlraum zwischen dem Stift i o und der Wandung i i in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise voll aus und dringt auch noch ein Stück in den Ringspalt zwischen den nach unten anschließenden Teil des Stiftes io und der Bohrung des Wandungsteiles i i ein. Der Stift ist auf diese Weise fest mit dem Wandungsteil verbunden.If, for example, the metal pin io (Fig.i) is to be fastened in the ceramic wall part ii, this pin is inserted from below into the hole in the wall ii. The ring 13, which is made of easily deformable metal, is then quickly pushed onto its collar 12 as an intermediate body. The electrode 15 is then placed on the lower end face of the pin and the tubular electrode 14 is placed on the upper end face of the ring 13. Which satisfies at StromdÜrchgang through the ring 13 and at the transition point between this ring and the collar 12 generated heat to soften the ring so far that it at against each other guide the electrodes 14 and 1 5 in the lying under the collar 12 of the annular groove of the pin io is squeezed. The metal of the ring 1 3 fills, taking on the shape 1 3 ' , the cavity between the pin io and the wall ii in the manner shown in Fig Part of the pin io and the bore of the wall part ii. In this way, the pin is firmly connected to the wall part.

Während bei dem bekannten Verfahren der elektrische Strom durch das ganze, mit dem Isolierkörper zu vereinigende Metallteil geleitet wird -und dieses stark erwärmen muß, fließt der Strom bei dem Verfahren nach der Erfindung nur durch einen Abschnitt desselben, nachdem er bereits durch den Zwischenkörper hindurchgegangen ist. Um die Wärmeentwicklung in dem Zwischenkörper 13 zu steigern und damit dessen Verformbarkeit zu begünstigen, kann dieser Zwischenk.örper zweckmäßig aus einem Metall niedriger elektrischer I,eitfähigkeit, z. B. aus einer bei verhältnismäßig niedriger Temperatur erweichender Legierung, bestehen, deren elektrische Leitfähigkeit i. a. geringer sein wird als die Leitfähigkeit des mit dem kerainischen Wandungsteil i i zu verbindenden Stiftes i o.While in the known method the electric current is passed through the entire metal part to be united with the insulating body - and has to heat it up strongly, the current in the method according to the invention only flows through a section of the same after it has already passed through the intermediate body . In order to increase the heat development in the intermediate body 13 and thus promote its deformability, this intermediate body can expediently be made of a metal of low electrical conductivity, e.g. B. from an alloy which softens at a relatively low temperature, the electrical conductivity of which will generally be lower than the conductivity of the pin i o to be connected to the kerainic wall part ii.

Im Boden des Versenkes in dem Wandungsteil i i können als Sicherung gegen Verdrehungen Keilnuten 16 (vgl. Abb. 3) eingeformt sein, in die das Metall 13 #eindringt. Statt nur mit einer Ringnut kann der zu hefestigende Metallstift z. B, in der in Abb. 4 und 5 dargestellten Ausführung io' auch mit mehreren derartigen untereinanderliegenden Ringnuten und/oder mit Längsnuten oder, wie die Ausführung i o" in Abb. 6 und 7 zeigt, mit einer Riffehing 17 versehen sein. Durch Längsnuten oder eine solche Riffelung ist der Metallstift gegen Verdrehungen im Metall 13' gesichert. Es bedarf dann nicht besonderer, an einem sonstigen Teil des Stiftes anzubringender Abflachungen (vgl. Abb. 4 und 5), die in entsprechende Versenke des Isolierkörpers eIngreifen und das Verdrehen verhindern sollen.In the bottom of the recess in the wall part ii, keyways 1 6 (cf. Fig. 3) , into which the metal 13 penetrates, can be formed as a safeguard against twisting. Instead of just having an annular groove, the metal pin to be yeasted can, for. B, in the embodiment io 'shown in FIGS. 4 and 5, it can also be provided with several such annular grooves lying one below the other and / or with longitudinal grooves or, as the embodiment io "in FIGS. 6 and 7 shows, with a corrugated ring 17 Such a corrugation is the metal pin secured against twisting in the metal 13 '. There is then no need for special flats to be attached to another part of the pin (see Fig. 4 and 5), which should engage in corresponding recesses in the insulating body and prevent twisting .

Zum Druckausgleich kann, wie in Abb. 8 dargestellt, zwischen den Berührungsflächen des Stiftes io und des Versenkes im Wandungsteil i i, in das der Stift von unten eingeführt wird, noch ein Zwischenring 18 aus leicht verform-barem Metall eingefügt werden, der sich bei dem geschilderten Druckvorgang ebenfalls ein Stück in den Ringspalt zwischen dem Stift und der Bohrung des Wandungsteiles i i einquetscht und zur Verfestigung der Verbindung beiträgt.For pressure equalization, as shown in Fig. 8 , an intermediate ring 18 made of easily deformable metal can be inserted between the contact surfaces of the pin io and the recess in the wall part ii, into which the pin is inserted from below The printing process described also squeezes a piece into the annular gap between the pin and the bore of the wall part ii and contributes to the solidification of the connection.

Als weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung ist in Abb. 9 unä io die Befestigung !einer Metallbuchse 2o in der Mitte einer keramischen Kreisscheibe 2 1 dargestellt. Diean ihrem Umfang auf Durchmesser geschliffene Scheibe 21 wird in eine mit einem Mittelzapfen 22 versehene Lehre 23 eingel#egt. Sodann wird auf diesen Zapfen die metallische Buchse 2o geschoben, die an ihrem Umfang mit drei um i2o'-' versetz#ten, paarweise untereinanderliegenden, nutenförmigen Einschnitten versehen ist. In die Ringspalten zwischen dieser Buchse2o und der auf beiden Seiten mit erweiterten Bohrungen versehenen Scheibe2i werden die aus leicht verformbarem Metall bestehenden Ringe24 und 25 geschoben, die dicht an der Außenwa-ndung der Buchse2o anliegen. Auf die obere Stirnfläche des Ringes24 und auf die untere Stirnfläche des RingeS25 wird je eine Elektrode gesetzt. Der Boden der Lehre23 ist zum Hindurchstecken der auf den Ring25 aufzusetzenden Elektrode mit entsprechenden öffnungen versehen. Die Verformung der Ringe24 und 25 und ihr Einpressen in die nutenförmigen Einschnitte der Buchse2o erfolgt schließlich durch Gegeneinanderführen der als Druckstempel wirkenden Elektroden. Als Verdrehungssicherung sind die Bohrungen der Kreisscheibe zweckmäßig mit Längsmiten 26 versehen, in die das Metall der Ringe24 und 25 beim Preßvorgang eindringt. Zu dem gleichen Zweck könnten diese Bohrungen natürlich auch eine Aufrauhung oder Riffelung erhalten.As a further exemplary embodiment of the method according to the invention, FIG. 9 shows the fastening of a metal bushing 2o in the middle of a ceramic circular disk 2 1. The disc 21, ground to diameter at its circumference, is inserted into a gauge 23 provided with a central pin 22. Then the metallic bush 20 is pushed onto this pin, which is provided on its circumference with three groove-shaped incisions, offset by 120 '-' one below the other in pairs. The rings24 and 25 , which are made of easily deformable metal and lie tightly against the outer wall of the socket2o, are pushed into the annular gaps between this bushing2o and the disc2i, which is provided with enlarged bores on both sides. An electrode is each set at the upper end face of the Ringes24 and on the lower end face of the RingeS25. The base of the jig 23 is provided with appropriate openings for the electrode to be placed on the ring 25 to pass through. The deformation of the rings 24 and 25 and their pressing into the groove-shaped incisions of the bushing 2o finally takes place by moving the electrodes acting as a pressure stamp against one another. To prevent rotation, the bores of the circular disk are expediently provided with longitudinal centers 26 , into which the metal of the rings 24 and 25 penetrates during the pressing process. For the same purpose, these bores could of course also have a roughening or corrugation.

Gegenüber dem eingangs erwähnten bekannten Verfahren bietet das neue Verfahren nicht nur den Vorteil, daß Verformungen der mit den keramischen Körpern zu vereinigenden Metallteile selbst vermieden werden. Es ermöglicht vielmehr durch die Einfügung leicht verformbarer metallischer Zwischenkörper auch die Anwendung niedrigerer Temperaturen und geringerer Drücke, als diese bei dem bekannten Verfahren erforderlich werden. Nach dein neuen Verfahren können auch Metallteile mit solchen keramischen Körpern einwandfrei vereinigt werden, die sehr dünnwandig oder gegen Wärinebeanspruchuli-#c11 sehr empfiüdlich sind.Compared to the known method mentioned at the beginning, the new one offers procedure not only the advantage that deformations of the ceramic Bodies to be united metal parts are avoided. Rather, it enables by inserting easily deformable metallic intermediate bodies also the application lower temperatures and lower pressures than those in the known method will be required. According to your new process, metal parts can also contain them ceramic bodies are flawlessly combined, which are very thin-walled or against Are very sensitive to heat stress.

IIII

Claims

PATENT CLAIMS -. i. Method for combining metallic parts with insulating bodies made of inorganic, in particular ceramic material, the metallic parts penetrating the insulating bodies, characterized in that the metallic parts are fastened in the insulating bodies without changing their shape with the aid of heat and pressure, which are relatively easily deformable metallic intermediate bodies, The softening of these intermediate bodies takes place through the heat that develops when an electric current passes through them and in the transition points between them and the metal parts to be fastened.

2. The method according to claim i, characterized in that the intermediate body (13 or 24, 25) consist of a metal or an alloy of low electrical conductivity, the z. B. less' than the conductivity of the metallic parts to be combined with the insulating bodies (ii or 21) (io or 2o). 3. The method as claimed in claims and 2, characterized in that the electrodes (14 ', 15) placed on the one hand on the intermediate body (i3) and on the other hand on the metallic part (io) to be attached to the supply and discharge of the electrical current serve as printing tools . 4. The method according to claims and 2, characterized in that the electrodes are placed only on the intermediate bodies (24, 25) and serve as printing tools. 5. The method according to claim i to 4, characterized in that the insulating bodies are roughened on their contact surfaces with the Z - \ -, ischenbodies or provided with corrugations or with fastening grooves. 6. The method according to claim i to, characterized in that the metallic parts to be fastened are roughened on their contact surfaces with the intermediate bodies or provided with corrugations or fastening grooves.